Способ получения покрытий на основе вольфрама и молибдена

Способ получения покрытий на основе вольфрама и молибдена

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t=.":I,-. °, à —: ..-;(ii) 685718

Союз Советсюа

Сащиалнстическнк

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 100178 (21) 2568352/22-02 с присоединением заявки Но (23) Приоритет (51)М. Кл.2

С 23 С 11/00

ГвсуаэрстВФееый вометйт

СССР по ямам езобрвтеней е открытей

Опубликовано 15.09.79. Бюллетень Н9 34

Дата опубликования описания 15097 9 (53) УДК

621.793.16:

:669(088.8) (72) Авторы Г. A. РPы ма шmtЕIвIс к иHй, Д. С . Горный, В. Ф. Солоз ьев, ИЗОбрЕтЕМИя В.К.Соколов, В. Я.Папугин, Л.С.Косачев, В.В. Косухин, и В. И.Столяров (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ

ВОЛЬФРАМА И МОЛИБДЕНА

Изобретение относится к области нанесения покрытий иэ тугоплавких металлов, в частности карбидсодержаших покрытий на основе вольфрама и молибдена, из газовой фазы; оно может быть использовано в металлургии, машиностроении и других областях техники при создании конструкций, работающих при высоких температурах.

Для нанесения покрытий иэ тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена и др.) широко используется осаждение из газообразной смеси их фторидов с водородом при 30022004С (1).

Получаемые данным способом осадки имеют столбчатую структуру и, как следствие, низкую прочность на растяжение.

Для разрушения столбчатой структуры и повышения прочности осаждаемых материалов рекомендуется проводить процесс циклически с попеременным чередованием осаждения и пассивации подложки (2), Однако достигаемое в указанном способе увеличение предела прочности в 1,5 раза не удовлетворяет требованиям современной техники. Кроме тоro при работе в условиях повыаенных температур (1400-1600 С) мелкозернистые осадки рекристаллиэуются уже в течение 2 ч, и предел прочности покрытий снижается до уровня, характерного для осадков со столбчатой структурой.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения покрытий на основе вольфрама и молибдена путем пропускания газообразной смеси соответствующего фторида, водорода и метана вдоль нагретой (температура осаждения покрытий на основе вольфрама 350-750 С) поверхности покрываемого изделия (3).

2п Данный способ прост в практическом осуществлении и позволяет эффективно повысить предел прочности, в частности для вольфрама в 2 раза при рабочей температуре 1000 С и

25 в 1,5 раза при 1700 С. Однако при дальнейшем увеличении рабочей температуры образовавшиеся частицы карбида вольфрама быстро укрупняются и эффект упрочн ени я исчезает (дл я вольфрама предел прочности при ра685718

3 бочей температуре 2000 С снижается до 9 кг/мм, что близко к пределу прочности столбчатого вольфрама

7 кг/мм

Целью изобретении является повышение жаропрочности получаемых покрытий.

Цель достигается тем, что в газообразную смесь дополнительно вводят

5-25 мол. В четыреххлористого циркония и процесс ведут при 1100-1600 С.

Сумарное давление, мм рт. ст.

Состав парогазовой смеси, мол. Ъ

Предел прочности, кгс/мм, при температурах

Содержание карбида цирк ония в осадке, мас. %

Температура осржде" ния, С

Четыреххлористый цирконий ген с аф торид

Водород

Метан воль- молиб фрама дена

Осаждение покрытий на основе вольфрама

2000 С

16,4

1700 С

33,5

1500 7 60 32

1300 5 28

7 38 0,27

2 59 0,10

2 68 0,09

28,2

14,5

14,2

28,0

5 25

1100

Осаждение покрытий на основе молибдена

1000 С

30,0

1700оС

12 0

17

0,40

4 65

1100 . 760

10 42

1600

11,3

0,33

27,0

Предложенный способ позволяет тем, что, с целью повышения жарозначительно повысить предел проч- прочности получаемых покрытиЯ, в ности покрытий при 1700-2000 С, что 50 гаэообразную смесь дополнительно обеспечивает повыаение надежности вводят 5-25 мол. % четыреххлористо и рессурса работы высокотемпера- го циркония и процесс ведут при е турных устройств, а тем самым обуслов- 1100-1600 С. ливает техйико-экономические пре- Источники информации, имущества предложенного способа . 55 принятые во внимание при экспертизе по сравненйю с иэвестньваи. 1. Авторское свидетельство СССР формула изобретения 9 4577 57, кл. С 23 С 11/02, 1974.

Способ получения покрытий иа осно- 2. Авторское свидетельство СССР ве вольфрама и молибдена путем про- 9 291995, кл. С 23 С 11/00 1970 ° пускания газообразной смеси соответст-60 3. T в.ное ее.<(feet oY cehtoin 9mcess вукщего фторида, водорода и метана y h; jggo ря vo Вэpos>teed тип Меп, Иесвдоль нагретой поверхности покрывае- ghoQepgg Qgg arid 50h630e TfvoffRellt y

Мого изделия, отличающийся 1974, 2, М 5, 327-341.

ЦНИИПИ Заказ 5416/31 Тираж 1130 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предложенный способ обеспечивает благоприятные термодинамические условия для образования и равномерного распределения в структуре осаждаемого металла частиц карбида циркония, которые более дисперсны, чем частицы карбида вольфрама, и бблее устойчивы . к высокотемпературному воздействию. В результате предел прочности, например, для вольфрама повьааается по сравнению с известным сПособом в 2,5-3,0 раза при рабочей температуре 1700еС и в 1,5-2,0 раза при 2000 С. Максимальная температура, при котороЯ сохраняется эффект упрочнения, равна для предложенного способа 2200 С.

Снижение .температуры осаждения ниже 1100 С способствует образованию наряду с карбидом циркония значительных количеств карбида вольфрама; увеличение температуры выше

1600 С сопровождается разложением

6 четыремхлористого циркония в объеме.

В обоих случаях ухудшается качество получаемых покрытий. Давление в системе не играет существенной роли и может изменяться в широком интервал ле (1-760 мм.рт.ст.).

Пример. Иолибденовую трубку размером 4х0,5 мм помещают в реакционную камеру и нагревают прямык пропусканием электрическoro тока. Через

Реакционную камеру пропускают газо" образную смесь фторида вольфрама или молибдена, четыреххлористого циркония, метана и водорода. После охлаждения слоя толциной 1,0-1,5 мм подложку с осажденным покрытием разрезают на заготовки, удаляют подложку и полученные образцы испытывают на прочность при различных температурах.

Условия проведения процесса и результаты испытаний представлены в таблице.